EP3155288B1 - Trennkolben sowie einrohrdämpfer - Google Patents

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EP3155288B1
EP3155288B1 EP15720701.0A EP15720701A EP3155288B1 EP 3155288 B1 EP3155288 B1 EP 3155288B1 EP 15720701 A EP15720701 A EP 15720701A EP 3155288 B1 EP3155288 B1 EP 3155288B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
channel
pressure
tube damper
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP15720701.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3155288A1 (de
Inventor
Thomas Eiffländer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP3155288A1 publication Critical patent/EP3155288A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3155288B1 publication Critical patent/EP3155288B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/06—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using both gas and liquid
    • F16F9/066—Units characterised by the partition, baffle or like element
    • F16F9/067—Partitions of the piston type, e.g. sliding pistons

Definitions

  • the invention relates to a Einrohrdämpfer with a separating piston according to the preamble of claim 1, which can be used in particular for damping the vibrations of chassis parts of a motor vehicle relative to the vehicle body.
  • the state of the art is in addition to the FR 2,179,288 A and the EP 0 261 293 A1 on JP 2006-266 290 A directed.
  • Single-tube dampers are known from the prior art and have a housing in which a working chamber and a counter-pressure chamber are formed.
  • the working chamber and the back pressure chamber are separated by a separating piston which is movably disposed within the housing and seals the two chambers from each other.
  • the separating piston has a sealing ring which rests against a housing inner wall of the monotube damper.
  • the working chamber has a pressurized fluid, for example oil, which is why the working chamber is also referred to as oil chamber.
  • a working piston is provided, which is arranged in this movable and displaces the pressurized fluid in the working chamber.
  • the working piston also has valves which allow a certain flow rate of the displaced pressure fluid to dampen the movement of the working piston.
  • the pressure fluid flowing through the valves can flow through the valves only to a certain extent without resistance.
  • the other part of the displaced pressure fluid serves to dampen the movement of the working piston.
  • the back pressure chamber has a compressible medium, usually a gas, which is why it is also referred to as gas space.
  • the back pressure chamber is used to compensate for the change in volume, which results from the fact that when moving the working piston within the oil chamber, the oil volume changes, that of the with the Working piston connected piston rod is displaced. If the piston rod is largely outside the oil space, the gas space has a larger volume, and if the piston rod is located largely within the oil space, the gas space is compressed.
  • the back pressure chamber also compensates for an increase in volume of the pressure fluid in the working chamber due to heating of the pressure fluid. It also prevents the occurrence of cavitations during rapid compression of the damper and the associated comfort losses.
  • the back pressure chamber must absorb the maximum forces occurring during damping in order to ensure the function of the damper.
  • the maximum forces include force peaks, which normally do not occur, but only with strong and short-term loads of the damper.
  • the back pressure chamber must have a correspondingly high initial pressure.
  • the high pressure in the back pressure chamber causes a high friction of the sealing element on the housing inner wall when the separating piston is adjusted. Since the pressure acts on the entire system, the piston rod to housing sealing system must be designed accordingly, which also results in higher friction at this point.
  • a separating piston for a monotube an elastically deformable support member for abutment against a housing inner wall of the Einrohrdämpfers, wherein the separating piston comprises a base body having at least one channel, the flow connection from a surface of the body Produces support element and wherein the support element is acted upon by pressurization via the at least one channel to the outside, in particular radially outward.
  • Such a separating piston with a supporting element has a so-called dynamic supporting function, that is to say that the supporting element provides an additional supporting force for the static supporting force of the counter-pressure chamber.
  • the additional supporting force depends on a dynamic parameter such as the pressure applied to the separating piston. Accordingly, a high additional supporting force of the separating piston is provided only when it is really needed.
  • the elastically deformable support member may be in fluid communication with the oil having working chamber via the channel, so that the support element is acted upon at an increased pressurization of the oil to the outside and adjusts an additional supporting force on the housing inner wall. At a lower damping force, on the other hand, a lower pressure is applied via the channel, so that only a small additional supporting force is set via the supporting element.
  • the dynamic outrigger function allows for a lower initial pressure in the back pressure chamber of the mono-tube damper, which reduces the static load on the isolator piston. When dampening, therefore, no high frictional forces must be overcome by the separating piston, whereby the stick-slip and increased material wear is avoided.
  • the base body may have a main channel and at least one secondary channel, which is in flow communication with the main channel and extends substantially perpendicular to the main channel.
  • a plurality of secondary channels may be provided, which are aligned in particular crosswise or star-shaped to the main channel. This allows a targeted pressure distribution to certain positions of the support element to set a defined support force.
  • the secondary channels may also be formed as slots in the base body, so that there is a correspondingly high pressure force transmission to the support element.
  • the support element may have at least one bent portion which is bent away from the housing inner wall, in particular such that in the initial state, a cavity between the support element and the housing inner wall is formed.
  • the initial state is the state in which the separating piston is not pressurized. Due to the bent-away portion, the separating piston has a smaller friction surface in the initial state. Due to the deformation of the bent portion, the friction surface increases in the pressure-loaded state, whereby a higher supporting force is provided.
  • the dynamic support function can thus be realized via the variable size of the friction surface.
  • the support member may be formed cover-shaped or cylinder jacket-shaped and enclose the body at least partially.
  • the support member may be formed as a quasi as a sleeve for the base body, which is slipped over this.
  • the support element may also be a type of deep-drawn lid which receives the base body in such a way that only the surface of the base body is not enclosed. Both versions have in common that the lateral surface or the side surfaces of the support element is enclosed or are.
  • the separating piston can be arranged in the working chamber in such a way that the surface of the base body, at which the at least one channel opens, faces away from the counterpressure chamber. Accordingly, the separating piston in the working chamber is arranged so that it is associated with the opening point of the channel movable in the working chamber working piston, whereby the displaced by the working piston pressure fluid is pressed in the working chamber in the channel. This ensures that the displaced pressure fluid can reach the support element via the channel.
  • the separating piston is arranged both in the working chamber and in the counter-pressure chamber, since it defines the limit of these two chambers via its sealing element.
  • a single tube damper 10 is shown having a housing 12 defining a housing interior 14.
  • working piston 16 In the housing interior 14 a coupled to a piston rod 15 working piston 16 is provided, which has valves 17.
  • the power piston 16 is movably disposed within the housing 12 to dampen movement of a component, not shown, as described below.
  • the single-tube damper 10 comprises a separating piston 18, which is arranged in the housing interior 14 and divides the housing interior 14 into a working chamber 20 and a counter-pressure chamber 22.
  • a pressurized fluid such as oil
  • the working chamber 20 is subdivided by the working piston 16 into a first region 20a and a second region 20b, between which the pressurized fluid flows via the valves 17.
  • the first region 20 a is provided between the working piston 16 and the separating piston 18, whereas the second region 20 b is provided between the working piston 16 and one end of the mono-tube damper 10.
  • a piston rod seal 23 is further provided, which prevents leakage of the pressurized fluid and at the same time the piston rod 15 leads.
  • a compressible medium for example a gas, which serves for volume compensation of the displaced during insertion of the piston rod into the working chamber pressure fluid.
  • the medium in the back pressure chamber 22 is under an initial pressure to support the damping forces of the working piston 16 during damping.
  • the separating piston 18 comprises a main body 24 and a sealing element 26, which is arranged on the base body 24 and the working chamber 20 seals from the back pressure chamber 22.
  • the sealing element 26 is formed in the embodiment shown as elastically deformable rubber ring, which is arranged axially centrally in a groove in the base body 24.
  • the main body 24 of the separating piston 18 has a main channel 28, which merges into two secondary channels 30, 32, which are formed substantially perpendicular to the orientation of the main channel 28.
  • the main channel 28 opens at a surface 34 of the base body 24, which faces away from the back pressure chamber 22 and the working piston 16 faces.
  • the separating piston 18 also comprises a supporting element 36, which in the embodiment shown is at the same time the sealing element 26.
  • the support member 36 is in fluid communication with the working chamber 20 and the pressurized fluid therein.
  • the flow connection is provided via the secondary channels 30, 32 and the main channel 28.
  • the pressure fluid which does not flow over the valves 17 immediately, is pressed by the working piston 16 via the main channel 28 and the secondary channels 30, 32 to the supporting element 36.
  • the support member 36 is acted upon due to its elastic deformability corresponding to the pressure force of the pressurized fluid to the outside, in particular radially outward.
  • the support element 36 deforms only slightly outward or is acted upon only slightly to the outside.
  • the support element 36 bears against a surface section of the housing inner wall 38 with a slightly higher pressure, as a result of which a slightly higher additional supporting force is set on the housing inner wall 38.
  • the higher pressure force is transmitted via the main channel 28 and the secondary channels 30, 32 on the support member 36, which thereby stronger outward is charged. Due to the higher pressure force, a higher additional supporting force is generated via the elastically deformable support element 36, which ensures that the pressure peaks present in the working chamber 20 can be supported by the separating piston 18.
  • the support member 36 which is the sealing member 26 in the embodiment shown, partially absorbs the compressive force and transforms it frictionally against the housing inner wall 38 to provide an additional dynamic support force for the static support force, depending on the damping force is.
  • the separating piston 18 thus serves for the dynamic support of pressure peaks, so that the initial pressure in the counter-pressure chamber 22 may be lower, as no more pressure peaks need to be supported by it, but only the normal damping forces. This results in a lower static friction of the separating piston 18 with the housing inner wall 38, whereby no stick-slip occurs during damping.
  • the piston rod seal 23 of the mono-tube damper 10 can be designed with a lower preload, which also minimizes stick-slip.
  • the separating piston 18, the piston rod seal 23 and the Einrohrdämpfer 10 due to the lower material wear on a longer life.
  • FIG. 1 a first possible embodiment of a separating piston 18 according to the invention is shown in a Einrohrdämpfer 10 having a cylindrically shaped base body 24 which has a central and centrally disposed main channel 28 which extends to the surface 34 of the base body 24.
  • a plurality of secondary channels 30, 32 extend to the support element 36, which are formed in the embodiment shown in a star shape to the main channel 28.
  • the secondary channels 30, 32 are also designed as slots in the base body 24, which also extend to the surface 34.
  • the base body 24 is connected to the support element 36, which simultaneously forms a or the sealing element 26.
  • the support element 36 is formed lid-like in the embodiment shown, so that it at least partially surrounds the base body 24, since only the surface 34 of the base body 24 is not enclosed by the support member 36.
  • the lateral surface and the surface 34 opposite side of the base body 24 are covered by the support member 36.
  • the support element 36 acts simultaneously as a sealing element 26th
  • FIG. 2 a further embodiment of the separating piston 18 is shown, in which the support member 36 is again the sealing element 26 at the same time and is also designed cylinder jacket-shaped.
  • the support element 36 partially surrounds the base body 24, wherein the surface 34 of the base body 24 and the opposite side of the base body 24 are not enclosed by the support element 36.
  • the support element 36 therefore encloses only the lateral surface of the cylindrical body 24 in this embodiment.
  • secondary channels 30, 32 are formed, which are in flow communication with the main channel 28 and extend to the support element 36.
  • the secondary channels 30, 32 are perpendicular to the main channel 28 and are arranged in a cross shape to this.
  • the base body 24 is also connected to the support element 26 in this embodiment.
  • FIG. 3 a further embodiment of the separating piston 18 is shown, wherein only the region of the support element 36 is shown.
  • the support element 36 is formed by a part of the base body 24 itself, which is a thin wall of the base body 24.
  • the support member 36 is thus formed integrally with the base body 24 in this embodiment.
  • the support element 36 is also bent, wherein it is bent away from the housing inner wall 38, so that between the housing inner wall 38 and the support member 36, a cavity 40 is formed. In the initial state of the separating piston 18 is thus not the entire surface of the housing inner wall 38, whereby the friction is reduced accordingly.
  • the separating piston 18 has a main channel 28 which extends from the surface 34 of the base body 24 vertically and centrally into the base body 24 and opens into at least one secondary channel 30, which establishes a flow connection between the working chamber 20 and the supporting element 36.
  • the separating piston 18 according to the invention in a single-tube damper 10 according to the invention, it is thus possible to provide the supporting forces required for the damping partly dynamically.
  • the support forces are provided by a static basic support force as well as a dynamic additional support force, the basic support force being provided by the pressure in the back pressure chamber 22.
  • the dynamic additional supporting force is provided depending on the damping or pressure force from the separating piston 18 itself. As a result, high static forces can be avoided, which extends the life accordingly.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Einrohrdämpfer mit einem Trennkolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der insbesondere zum Dämpfen der Schwingungen von Fahrwerksteilen eines Kraftfahrzeugs relativ zur Fahrzeugkarosserie verwendet werden kann. Zum Stand der Technik wird neben der FR 2.179.288 A und der EP 0 261 293 A1 auf JP 2006-266 290 A verwiesen.
  • Einrohrdämpfer sind aus dem Stand der Technik bekannt und weisen ein Gehäuse auf, in dem eine Arbeitskammer und eine Gegendruckkammer ausgebildet sind. Die Arbeitskammer und die Gegendruckkammer sind durch einen Trennkolben voneinander getrennt, der bewegbar innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und die beiden Kammern voneinander abdichtet. Der Trennkolben weist hierzu einen Dichtring auf, der an einer Gehäuseinnenwand des Einrohrdämpfers anliegt.
  • Die Arbeitskammer weist ein Druckfluid auf, beispielsweise Öl, weswegen die Arbeitskammer auch als Ölraum bezeichnet wird. In der Arbeitskammer ist ein Arbeitskolben vorgesehen, der in dieser bewegbar angeordnet ist und das Druckfluid in der Arbeitskammer verdrängt. Der Arbeitskolben weist zudem Ventile auf, die eine bestimmte Durchflussmenge des verdrängten Druckfluids zulassen, um die Bewegung des Arbeitskolbens zu dämpfen. Das durch die Ventile strömende Druckfluid kann nur zu einem gewissen Teil widerstandsfrei durch die Ventile strömen. Der andere Teil des verdrängten Druckfluids dient der Dämpfung der Bewegung des Arbeitskolbens.
  • Die Gegendruckkammer weist ein kompressibles Medium auf, üblicherweise ein Gas, weshalb sie auch als Gasraum bezeichnet wird. Die Gegendruckkammer dient unter anderem dazu, die Volumenänderung zu kompensieren, die sich daraus ergibt, dass beim Verschieben des Arbeitskolbens innerhalb des Ölraums sich das Ölvolumen ändert, das von der mit dem Arbeitskolben verbundenen Kolbenstange verdrängt wird. Befindet sich die Kolbenstange größtenteils außerhalb des Ölraums, hat der Gasraum ein größeres Volumen, und befindet sich die Kolbenstange größtenteils innerhalb des Ölraums, ist der Gasraum komprimiert. Die Gegendruckkammer kompensiert zudem eine Volumenerhöhung des in der Arbeitskammer befindlichen Druckfluids aufgrund einer Erwärmung des Druckfluids. Ferner verhindert sie das Auftreten von Kavitationen beim schnellen Einfedern des Dämpfers und den damit verbundenen Komfortverlusten. Des Weiteren muss die Gegendruckkammer die maximal auftretenden Kräfte beim Dämpfen aufnehmen, um die Funktion des Dämpfers zu gewährleisten. Die maximal auftretenden Kräfte umfassen Kraftspitzen, die normalerweise nicht auftreten, sondern nur bei starken und kurzfristigen Beanspruchungen des Dämpfers. Hierzu muss die Gegendruckkammer einen entsprechend hohen initialen Druck aufweisen. Der hohe Druck in der Gegendruckkammer verursacht jedoch eine hohe Reibung des Dichtelements an der Gehäuseinnenwand, wenn der Trennkolben verstellt wird. Da der Druck auf das Gesamtsystem wirkt, muss das Dichtsystem Kolbenstange zu Gehäuse entsprechend ausgelegt werden, was auch an dieser Stelle in einer höheren Reibung resultiert.
  • Als nachteilig hat sich bei den soweit beschriebenen Einrohrdämpfern mit entsprechenden Trennkolben herausgestellt, dass ein negatives Andämpfen oder Ansprechverhalten in Form eines Ruckgleitens des Dämpfers vorliegt, das auch Stick-Slip-Effekt genannt wird. Dieses Ruckgleiten ist besonders bei kurzen und schnellen Dämpfvorgängen spürbar, da der Trennkolben wie die Kolbenstange an der Kolbenstangendichtung die hohen statischen Reibkräfte aufgrund des hohen initialen Drucks in der Gegendruckkammer überwinden muss. Dementsprechend sind bei den soweit beschriebenen Einrohrdämpfern Komforteinbußen hinzunehmen. Darüber hinaus verringert sich die Lebensdauer des Einrohrdämpfers, da die Trennkolbendichtung wie die Kolbenstangendichtung aufgrund der Reibkräfte schneller verschleißt.
  • Zur Abhilfe dieser Problematik ist es bereits grundsätzlich bekannt, an einem Trennkolben für einen Einrohrdämpfer ein elastisch verformbares Abstützelement zur Anlage an einer Gehäuseinnenwand des Einrohrdämpfers vorzusehen, wobei der Trennkolben einen Grundkörper mit wenigstens einem Kanal umfasst, der eine Strömungsverbindung von einer Oberfläche des Grundkörpers zum Abstützelement herstellt und wobei das Abstützelement bei Druckbeaufschlagung über den wenigstens einen Kanal nach außen beaufschlagt ist, insbesondere radial nach außen.
  • Ein solcher Trennkolben mit einem Abstützelement weist eine sog. dynamische Abstützfunktion auf, das heißt, dass das Abstützelement eine zur statischen Abstützkraft der Gegendruckkammer zusätzliche Abstützkraft bereitstellt. Die zusätzliche Abstützkraft ist abhängig von einem dynamischen Parameter wie der Druckbeaufschlagung des Trennkolbens. Demnach wird eine hohe zusätzliche Abstützkraft des Trennkolbens nur dann bereitgestellt, wenn diese auch wirklich benötigt wird. Das elastisch verformbare Abstützelement kann über den Kanal mit der Öl aufweisenden Arbeitskammer in Strömungsverbindung stehen, sodass das Abstützelement bei einer erhöhten Druckbeaufschlagung über das Öl nach außen beaufschlagt ist und sich eine zusätzliche Abstützkraft an der Gehäuseinnenwand einstellt. Bei einer geringeren Dämpfkraft liegt dagegen eine geringere Druckbeaufschlagung über den Kanal vor, sodass sich über das Abstützelement auch nur eine geringe zusätzliche Abstützkraft einstellt. Die dynamische Abstützfunktion ermöglicht es, einen geringeren initialen Druck in der Gegendruckkammer des Einrohrdämpfers vorzusehen, wodurch sich die statischen Belastungen des Trennkolbens verringern. Bei einem Andämpfen müssen vom Trennkolben demnach keine hohen Reibkräfte mehr überwunden werden, wodurch das Ruckgleiten und ein erhöhter Materialverschleiß vermieden wird.
  • Hiermit soll nun ein vereinfacht gestalteter Trennkolben für einen Einrohrdämpfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt werden. Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe der vorliegenden Erfindung ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement in Form einer dünnen Wand ein Teil des Grundkörpers ist. Demnach wird die elastische Verformbarkeit des Abstützelements dadurch sichergestellt, dass es sich um einen mit geringerer Wandstärke ausgeführten Abschnitt des Grundkörpers handelt, welcher aufgrund der geringen Materialstärke verformbar ist. Die Elastizität wird über das Material des Grundkörpers selbst bereitgestellt. Dabei kann das elastisch verformbare Abstützelement gleichzeitig als Dichtelement dienen, um im eingebauten Zustand die Arbeitskammer von der Gegendruckkammer abzudichten.
  • Im Übrigen kann der Grundkörper einen Hauptkanal und wenigstens einen Nebenkanal aufweisen, der mit dem Hauptkanal in Strömungsverbindung steht und im Wesentlichen senkrecht zum Hauptkanal verläuft. Hierdurch ist sichergestellt, dass die beim Dämpfen entstehende Druckkraft des Druckfluids, welche auf den Trennkolben wirkt, derart auf das Abstützelement übertragen wird, dass es nach außen beaufschlagt ist, insbesondere radial nach außen. Dabei können mehrere Nebenkanäle vorgesehen sein, die insbesondere kreuz- oder sternförmig zum Hauptkanal ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine gezielte Druckverteilung an bestimmte Positionen des Abstützelements, um eine definierte Abstützkraft einzustellen. Bei gleichen Abständen der Mündungen der Nebenkanäle kann eine homogene Druckverteilung auf das Abstützelement erreicht werden, wodurch sich eine homogene, über den Außenumfang verteilte Abstützkraft einstellt. Dies gewährleistet eine besonders günstige zusätzliche Abstützkraft sowie einen geringen Verschleiß. Die Nebenkanäle können ferner als Schlitze im Grundkörper ausgebildet sein, sodass sich eine entsprechend hohe Druckkraftübertragung auf das Abstützelement ergibt.
  • Ferner kann das Abstützelement zumindest einen gebogenen Abschnitt aufweisen, der von der Gehäuseinnenwand weggebogen ist, insbesondere derart, dass im Ausgangszustand ein Hohlraum zwischen dem Abstützelement und der Gehäuseinnenwand ausgebildet ist. Als Ausgangszustand ist dabei der Zustand anzusehen, bei dem der Trennkolben nicht druckbeaufschlagt ist. Aufgrund des weggebogenen Abschnitts weist der Trennkolben eine kleinere Reibfläche im Ausgangszustand auf. Aufgrund der Verformung des gebogenen Abschnitts vergrößert sich die Reibfläche im druckbelasteten Zustand, wodurch eine höhere Abstützkraft bereitgestellt wird. Die dynamische Abstützfunktion kann somit über die veränderliche Größe der Reibfläche realisiert werden.
  • Das Abstützelement kann deckelförmig oder zylindermantelförmig ausgebildet sein und den Grundkörper zumindest teilweise umschließen. Das Abstützelement kann quasi als eine Hülse für den Grundkörper ausgebildet sein, das über diesen gestülpt ist. Andererseits kann es sich bei dem Abstützelement auch um eine Art tiefgezogenen Deckel handeln, der den Grundkörper derart aufnimmt, dass lediglich die Oberfläche des Grundkörpers nicht umschlossen ist. Beiden Ausführungen ist gemein, dass die Mantelfläche oder die Seitenflächen des Abstützelements umschlossen ist bzw. sind.
  • Es kann der Trennkolben derart in der Arbeitskammer angeordnet sein, dass die Oberfläche des Grundkörpers, an der der wenigstens eine Kanal mündet, von der Gegendruckkammer weggewandt ist. Demnach ist der Trennkolben in der Arbeitskammer so angeordnet, dass dieser mit der Mündungsstelle des Kanals dem in der Arbeitskammer bewegbaren Arbeitskolben zugeordnet ist, wodurch das vom Arbeitskolben verdrängte Druckfluid in der Arbeitskammer in den Kanal gedrückt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass das verdrängte Druckfluid über den Kanal zum Abstützelement gelangen kann. Der Trennkolben ist sowohl in der Arbeitskammer als auch in der Gegendruckkammer angeordnet, da er über sein Dichtelement die Grenze dieser beiden Kammern definiert.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Einrohrdämpfers nach dem nächstkommenden Stand der Technik,
    • Figur 1 eine perspektivische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Trennkolbens gemäß einer ersten Ausführungsform,
    • Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Trennkolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform,
    • Figur 3 eine perspektivische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Trennkolbens gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • In der im Wesentlichen den Stand der Technik wiedergebenden Figur 4 ist ein Einrohrdämpfer 10 gezeigt, der ein Gehäuse 12 aufweist, das einen Gehäuseinnenraum 14 definiert.
  • Im Gehäuseinnenraum 14 ist ein mit einer Kolbenstange 15 gekoppelter Arbeitskolben 16 vorgesehen, der Ventile 17 aufweist. Der Arbeitskolben 16 ist innerhalb des Gehäuses 12 bewegbar angeordnet, um eine Bewegung eines hier nicht dargestellten Bauteils zu dämpfen, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • Ferner umfasst der Einrohrdämpfer 10 einen Trennkolben 18, der im Gehäuseinnenraum 14 angeordnet ist und den Gehäuseinnenraum 14 in eine Arbeitskammer 20 und eine Gegendruckkammer 22 unterteilt.
  • In der Arbeitskammer 20 ist ein Druckfluid, beispielsweise Öl, vorgesehen, welches vom Arbeitskolben 16 bei einer Dämpfung verdrängt wird und durch die Ventile 17 strömt. Die Arbeitskammer 20 wird vom Arbeitskolben 16 in einen ersten Bereich 20a und einen zweiten Bereich 20b unterteilt, zwischen denen das Druckfluid über die Ventile 17 strömt. Der erste Bereich 20a ist zwischen dem Arbeitskolben 16 und dem Trennkolben 18 vorgesehen, wohingegen der zweite Bereich 20b zwischen dem Arbeitskolben 16 und einem Ende des Einrohrdämpfers 10 vorgesehen ist. An dem Ende ist ferner eine Kolbenstangendichtung 23 vorgesehen, die ein Austreten des Druckfluids verhindert und gleichzeitig die Kolbenstange 15 führt.
  • In der Gegendruckkammer 22 ist ein kompressibles Medium, beispielsweise ein Gas, vorgesehen, welches zum Volumenausgleich des beim Einschieben der Kolbenstange in die Arbeitskammer verdrängten Druckfluids dient. Das Medium in der Gegendruckkammer 22 steht unter einem initialen Druck, um die Dämpfkräfte des Arbeitskolbens 16 beim Dämpfen abzustützen.
  • Der Trennkolben 18 umfasst einen Grundkörper 24 sowie ein Dichtelement 26, welches am Grundkörper 24 angeordnet ist und die Arbeitskammer 20 von der Gegendruckkammer 22 abdichtet. Das Dichtelement 26 ist in der gezeigten Ausführungsform als elastisch verformbarer Gummiring ausgebildet, der axial mittig in einer Nut im Grundkörper 24 angeordnet ist.
  • Ferner geht aus Figur 4 hervor, dass der Grundkörper 24 des Trennkolbens 18 einen Hauptkanal 28 aufweist, welcher in zwei Nebenkanäle 30, 32 übergeht, die im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung des Hauptkanals 28 ausgebildet sind. Der Hauptkanal 28 mündet an einer Oberfläche 34 des Grundkörpers 24, die von der Gegendruckkammer 22 weggewandt ist und dem Arbeitskolben 16 zugewandt ist.
  • Der Trennkolben 18 umfasst zudem ein Abstützelement 36, das in der gezeigten Ausführungsform gleichzeitig das Dichtelement 26 ist.
  • Das Abstützelement 36 steht in Strömungsverbindung mit der Arbeitskammer 20 und dem darin vorhandenen Druckfluid. Die Strömungsverbindung ist über die Nebenkanäle 30, 32 und den Hauptkanal 28 bereitgestellt.
  • Die Funktion des Abstützelements 36 wird nachfolgend anhand der Funktionsweise des Einrohrdämpfers 10 erläutert:
    Bei einer Kompression des Arbeitskolbens 16 wird das in der Arbeitskammer 20 befindliche Druckfluid vom ersten Bereich 20a über die Ventile 17 in den zweiten Bereich 20b verdrängt, da auf den Arbeitskolben 16 eine Dämpfkraft ausgeübt wird. Aufgrund der Ventile 17 ist die Durchflussmenge des Druckfluids begrenzt, sodass das Überströmen des Druckfluids von der Dämpfkraft abhängig ist und die Bewegung des Arbeitskolbens 16 entsprechend dämpft.
  • Bei einem leichten Andämpfen des Einrohrdämpfers 10 wird nur ein geringes Volumen des Druckfluids durch den Arbeitskolben 16 verdrängt, das durch die Ventile 17 strömen muss. Das Volumen ist jedoch derart groß, dass das Druckfluid eine geringe Druckkraft auf den Trennkolben 18 ausübt. Diese Druckkraft hat eine Verschiebung des Trennkolbens 18 innerhalb des Gehäuseinnenraums 14 zur Folge. Der Trennkolben 18 bewegt sich dabei aufgrund der Druckausübung über sein Dichtelement 26 entlang einer Gehäuseinnenwand 38 des Einrohrdämpfers 10, wodurch das Volumen in der Gegendruckkammer 22 entgegen des initialen Drucks in dieser verringert wird.
  • Ferner wird das nicht sofort über die Ventile 17 überströmende Druckfluid vom Arbeitskolben 16 über den Hauptkanal 28 und die Nebenkanäle 30, 32 zum Abstützelement 36 gedrückt. Das Abstützelement 36 wird dabei aufgrund seiner elastischen Verformbarkeit entsprechend der Druckkraft des Druckfluids nach außen beaufschlagt, insbesondere radial nach außen. Bei einer geringen Druckkraft verformt sich das Abstützelement 36 nur gering nach außen bzw. wird nur gering nach außen beaufschlagt. Hierdurch liegt das Abstützelement 36 mit einem leicht höheren Druck an einem Flächenabschnitt der Gehäuseinnenwand 38 an, wodurch sich eine leicht höhere zusätzliche Abstützkraft an der Gehäuseinnenwand 38 einstellt.
  • Bei einer stärkeren Dämpfkraft verdrängt der Arbeitskolben 16 ein größeres Volumen an Druckfluid, wodurch eine entsprechend höhere Druckkraft auf den Trennkolben 18 wirkt.
  • Die höhere Druckkraft wird über den Hauptkanal 28 und die Nebenkanäle 30, 32 auf das Abstützelement 36 übertragen, welches dadurch stärker nach außen beaufschlagt wird. Aufgrund der höheren Druckkraft wird über das elastisch verformbare Abstützelement 36 eine höhere zusätzliche Abstützkraft erzeugt, die gewährleistet, dass die in der Arbeitskammer 20 vorhandenen Druckspitzen vom Trennkolben 18 abgestützt werden können.
  • Demnach nimmt das Abstützelement 36, welches in der gezeigten Ausführungsform gleichzeitig das Dichtelement 26 ist, die Druckkraft teilweise auf und transformiert diese in Reibung an der Gehäuseinnenwand 38, um eine zur statischen Abstützkraft zusätzliche dynamische Abstützkraft bereitzustellen, die abhängig von der Dämpfkraft bzw. der Druckkraft ist.
  • Der Trennkolben 18 dient somit zur dynamischen Abstützung von Druckspitzen, sodass der initiale Druck in der Gegendruckkammer 22 geringer sein kann, da über ihn keine Druckspitzen mehr abgestützt werden müssen, sondern lediglich die normalen Dämpfkräfte. Dies hat eine geringere statische Reibung des Trennkolbens 18 mit der Gehäuseinnenwand 38 zur Folge, wodurch kein Ruckgleiten beim Andämpfen auftritt. Zusätzlich kann aufgrund des geringeren notwendigen Initialdrucks in der Gegendruckkammer 22 die Kolbenstangendichtung 23 des Einrohrdämpfers 10 mit geringerer Vorspannung ausgeführt werden, wodurch sich ebenfalls das Ruckgleiten minimieren lässt. Ferner weisen der Trennkolben 18, die Kolbenstangendichtung 23 und der Einrohrdämpfer 10 aufgrund des geringeren Materialverschleißes eine längere Lebensdauer auf.
  • In Figur 1 ist eine erste mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Trennkolbens 18 in einem Einrohrdämpfer 10 gezeigt, der einen zylindrisch ausgebildeten Grundkörper 24 aufweist, welcher einen mittig und zentral angeordneten Hauptkanal 28 aufweist, der sich bis zur Oberfläche 34 des Grundkörpers 24 erstreckt.
  • Vom Hauptkanal 28 verlaufen mehrere Nebenkanäle 30, 32 zum Abstützelement 36, die in der gezeigten Ausführungsform sternförmig zum Hauptkanal 28 ausgebildet sind. Die Nebenkanäle 30, 32 sind ferner als Schlitze im Grundkörper 24 ausgeführt, die sich ebenfalls bis zur Oberfläche 34 erstrecken. Der Grundkörper 24 ist dabei mit dem Abstützelement 36 verbunden, welches gleichzeitig ein bzw. das Dichtelement 26 bildet.
  • Das Abstützelement 36 ist in der gezeigten Ausführungsform deckelartig ausgebildet, sodass es den Grundkörper 24 zumindest teilweise umschließt, da lediglich die Oberfläche 34 des Grundkörpers 24 nicht vom Abstützelement 36 umschlossen ist. Die Mantelfläche und die der Oberfläche 34 entgegengesetzten Seite des Grundkörpers 24 sind vom Abstützelement 36 verdeckt. Das Abstützelement 36 fungiert dabei gleichzeitig als Dichtelement 26.
  • In Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform des Trennkolbens 18 gezeigt, bei der das Abstützelement 36 wiederum gleichzeitig das Dichtelement 26 ist und zudem zylindermantelförmig ausgeführt ist.
  • Dies bedeutet, dass das Abstützelement 36 den Grundkörper 24 teilweise umgibt, wobei die Oberfläche 34 des Grundkörpers 24 sowie die dazu entgegengesetzte Seite des Grundkörpers 24 nicht vom Abstützelement 36 umschlossen sind. Das Abstützelement 36 umschließt demnach lediglich die Mantelfläche des in dieser Ausführungsform zylinderförmig ausgebildeten Grundkörpers 24.
  • Im Grundkörper 24 sind wiederum Nebenkanäle 30, 32 ausgebildet, die mit dem Hauptkanal 28 in Strömungsverbindung stehen und sich bis zum Abstützelement 36 erstrecken. Die Nebenkanäle 30, 32 verlaufen senkrecht zum Hauptkanal 28 und sind kreuzförmig zu diesem angeordnet. Der Grundkörper 24 ist auch in dieser Ausführungsform mit dem Abstützelement 26 verbunden.
  • In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform des Trennkolbens 18 dargestellt, wobei lediglich der Bereich des Abstützelements 36 gezeigt ist.
  • In dieser Ausführungsform ist das Abstützelement 36 durch ein Teil des Grundkörpers 24 selbst ausgebildet, der eine dünne Wand des Grundkörpers 24 ist.
  • Das Abstützelement 36 ist demnach in dieser Ausführungsform einstückig mit dem Grundkörper 24 ausgebildet.
  • Das Abstützelement 36 ist zudem gebogen ausgebildet, wobei es von der Gehäuseinnenwand 38 weggebogen ist, sodass sich zwischen der Gehäuseinnenwand 38 und dem Abstützelement 36 ein Hohlraum 40 ausbildet. Im Ausgangszustand liegt der Trennkolben 18 somit nicht vollflächig an der Gehäuseinnenwand 38 an, wodurch sich die Reibung entsprechend verringert.
  • Ferner weist der Trennkolben 18 einen Hauptkanal 28 auf, welcher sich von der Oberfläche 34 des Grundkörpers 24 senkrecht und mittig in den Grundkörper 24 hinein erstreckt und in zumindest einen Nebenkanal 30 mündet, der eine Strömungsverbindung zwischen der Arbeitskammer 20 und dem Abstützelement 36 herstellt.
  • Bei Druckbeaufschlagung wird ein Teil des Druckfluids aus der Arbeitskammer 20 über den Hauptkanal 28 und den wenigstens einen Nebenkanal 30 zum Abstützelement 36 gedrückt, welches aufgrund seiner elastisch verformbaren Ausbildung nach außen beaufschlagt wird, sodass das Abstützelement 36 bei entsprechend hoher Druckkraft an der Gehäuseinnenwand 38 anliegt. Hierdurch wird die zusätzliche Abstützkraft bereitgestellt, die abhängig von der Dämpfkraft bzw. Druckkraft ist.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Trennkolben 18 in einem erfindungsgemäßen Einrohrdämpfer 10 ist es somit möglich, die für die Dämpfung benötigten Abstützkräfte teilweise dynamisch bereitzustellen. Die Abstützkräfte werden von einer statischen Grundabstützkraft sowie einer dynamischen zusätzlichen Abstützkraft bereitgestellt, wobei die Grundabstützkraft durch den Druck in der Gegendruckkammer 22 bereitgestellt wird. Die dynamische zusätzliche Abstützkraft wird in Abhängigkeit der Dämpf- bzw. Druckkraft vom Trennkolben 18 selbst bereitgestellt. Hierdurch können hohe statische Kräfte vermieden werden, wodurch sich die Lebensdauer entsprechend verlängert.

Claims (5)

  1. Einrohrdämpfer (10) mit einem Gehäuse (12), in dem eine Arbeitskammer (20) und eine Gegendruckkammer (22) sowie ein in der Arbeitskammer (20) angeordneter Trennkolben (18) vorgesehen sind, der wenigstens ein verformbares Abstützelement (36) zur Anlage an einer Gehäuseinnenwand (38) des Einrohrdämpfers (10) und einen Grundkörper (24) mit wenigstens einem Kanal (28) aufweist, der eine Strömungsverbindung von einer Oberfläche (34) des Grundkörpers (24) zum Abstützelement (36) herstellt, wobei das Abstützelement (36) bei Druckbeaufschlagung über den wenigstens einen Kanal (28) nach außen beaufschlagt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (36) in Form einer dünnen Wand Teil des Grundkörpers (24) ist
  2. Einrohrdämpfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (24) einen Hauptkanal (28) und wenigstens einen Nebenkanal (30, 32) aufweist, der mit dem Hauptkanal (28) in Strömungsverbindung steht und im Wesentlichen senkrecht zum Hauptkanal (28) verläuft.
  3. Einrohrdämpfer (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Nebenkanäle (30, 32) vorgesehen sind, die insbesondere kreuz- oder sternförmig zum Hauptkanal (28) ausgerichtet sind.
  4. Einrohrdämpfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstützelement (36) zumindest einen gebogenen Abschnitt aufweist, der von der Gehäuseinnenwand (38) weggebogen ist, insbesondere derart, dass im Ausgangszustand ein Hohlraum (40) zwischen dem Abstützelement (36) und der Gehäuseinnenwand (38) ausgebildet ist.
  5. Einrohrdämpfer (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Trennkolben (18) derart in der Arbeitskammer (20) angeordnet ist, dass die Oberfläche (34) des Grundkörpers (24), an der der wenigstens eine Kanal (28) mündet, von der Gegendruckkammer (22) weggewandt ist.
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